DE4306965C1 - Process for producing abrasive grains - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schleifkörnern durch Eingießen geschmolzenen Schleifmaterials in die Zwischenräume eines Kühlplattenpaketes aus aneinander vertikal parallel angeordneten Kühlplatten, Erstarren, Abtrennen und Zerkleinern.The present invention relates to a method for producing abrasive grains by pouring molten abrasive material into the interstices of a Cooling plate pack of cooling plates arranged parallel to one another in parallel, Solidification, separation and crushing.
Verfahren zur schnellen Abkühlung von geschmolzenen Metalloxiden sind seit langem bekannt. So geschieht dies nach der DE-A 22 27 642 durch Eingießen des geschmolzenen Materials zwischen Kühlplatten. Aus der DE-C 24 14 036 ist darüber hinaus ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines oxidischen Schleifmittels mit gesteuerter Kristallgröße bekannt, bei dem die Schmelze des Schleifmittels in Keilkokillen abgegossen wird, wobei mehrere Keilkokillen zellenrad- und kreisförmig zu einer Gießvorrichtung zusammengeschlossen sind. Durch die Keilform der Kokillen wird ein Anbacken des erstarrten Materials verhindert. Sie bedingt aber auch eine unerwünschte Kristallgrößenverteilung. Praktisch ist eine Durchführung des beschriebenen Verfahrens bei konstanten Temperaturen kaum möglich, da sich die Vorrichtung während des Betriebes naturgemäß zunehmend aufheizt.Methods for rapid cooling of molten metal oxides have long been known. So this is done according to DE-A 22 27 642 by pouring the molten material between cooling plates. From DE-C 24 14 036 is about In addition, a process for the continuous production of an oxide abrasive with controlled crystal size, in which the melt of the abrasive in Keilkokillen is poured, with several Keilkokillen zellenrad- and circular are joined together to form a casting device. Through the wedge shape of the molds caking of the solidified material is prevented. But it also requires one undesirable crystal size distribution. Practical is an implementation of the described method at constant temperatures hardly possible because of the Incidentally heats up device during operation increasingly.
Ein feines und homogenes Kristallitgefüge mit einer einzigen Teilchengrößen verteilung, wie es die Voraussetzung für eine gute Schleifleistung ist, ist nach dem Verfahren der DE-C 24 14 036 nicht erhältlich.A fine and homogeneous crystallite structure with a single particle size distribution, as is the prerequisite for a good grinding performance, is after the Method of DE-C 24 14 036 not available.
In der US-A 39 93 119 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung offenbart, kontinuierlich Metalloxide abzukühlen, wobei das flüssige Metalloxid durch ein Abgußloch in einen schmalen Spalt zwischen vertikal angeordneten Kühlplatten, die in einem Schacht unter dem Abgußloch vorbeigeführt werden, abgegossen wird. Die Platten werden dann außerhalb der Gießposition etwas auseinandergenommen, wobei das noch heiße Material ausgeformt wird. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, daß es mit der beschriebenen Apparatur extrem schwierig ist, einen gleichbleibenden schmalen Spalt zwischen den Platten zu gewährleisten. Beim Entleeren der Kokillen ist es nicht zu vermeiden, daß Materialstücke zwischen den Kühlplatten eingeklemmt werden. Dadurch kommt es zu einer Aufweitung des betreffenden Spaltes, wodurch die Abkühlbedingungen verändert werden, so daß ein homogenes feinkristallines Gefüge nicht mehr zu erhalten ist. Bei einem kontinuierlichen Betrieb der in der US- A-3 993 119 beschriebenen Gießvorrichtung läßt sich außerdem ein Aufheizen der Kühlplatten trotz vorgesehener Kühleinrichtung nicht vermeiden. Die Qualität des abgegossenen Produktes hängt aber wesentlich von der Temperatur der Kühlplatten ab, so daß in der offenbarten Vorrichtung eine gleichbleibende Qualität nicht garan tiert werden kann.In US-A 39 93 119 discloses a method and an apparatus, continuously cooling metal oxides, wherein the liquid metal oxide by a Cast hole in a narrow gap between vertically arranged cooling plates, which in a shaft is passed under the casting hole, is poured off. The Plates are then slightly taken apart from the casting position, where the still hot material is formed. A disadvantage of this method is that it is extremely difficult with the described apparatus, a consistent to ensure narrow gap between the plates. When emptying the molds it is unavoidable that pieces of material between the cooling plates clamped become. This leads to a widening of the relevant gap, whereby the cooling conditions are changed so that a homogeneous fine crystalline Structure is no longer obtainable. In a continuous operation of the US In addition, a casting of the. Described A-3 993 119 Despite the intended cooling device, cooling plates can not be avoided. The quality of the Discharged product depends significantly on the temperature of the cooling plates so that in the disclosed device a consistent quality is not guaranteed can be done.
Aus der DE-A 22 64 202 ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Schleifkörnern bekannt, wobei das geschmolzene Schleifmaterial zwischen mehrere im Abstand voneinander angeordnete Metall- oder Graphitplatten gegossen und durch Kühlen verfestigt wird. Gleiche Herstellungsbedingungen, betreffend die Verweilzeit des Schleifmaterials, sind bei dieser Anordnung jedoch nicht gewährleistet. Das Entfernen des erstarrten Materials ist darüber hinaus äußerst schwierig und aufwendig.From DE-A 22 64 202, a process for the preparation of Abrasive grains are known, wherein the molten abrasive material between several in the Spaced and spaced metal or graphite plates poured and through Cooling is solidified. Same production conditions, regarding the residence time of the abrasive material, are not guaranteed in this arrangement. The Removing the solidified material is also extremely difficult and consuming.
Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens, welches die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.The object of this invention is to provide a method which the does not have the disadvantages of the prior art described.
Es wurde nun ein Verfahren gefunden, welches diese Anforderungen erfüllt. Es
handelt sich dabei um ein Verfahren zur Herstellung von Schleifkörnern durch
Eingießen geschmolzenen Schleifmaterials in die Zwischenräume eines Kühlplatten
paketes aus aneinander vertikal parallel angeordneten Kühlplatten, Erstarren,
Abtrennen und Zerkleinern, wobei das Eingießen so vorgenommen wird,
daß vor dem Eingießen aus einer bestimmten Anzahl von Kühlplatten ein
Kühlplattenpaket zusammengestellt wird, das gefüllt und nach dem Befüllen zu einer
Entleerungsstation, welche sich in einem Abstand l von der Gießstelle befindet,
übergeführt wird,
daß nach dem Entleeren des erstarrten und abgekühlten Materials, wobei das
Kühlplattenpaket über ein Umsetzrad geführt wird und die Platten vereinzelt werden,
das wieder zusammengestellte Kühlplattenpaket in eine Kühlzone gefahren wird und
daß der Kühlvorgang erst eingeleitet wird, wenn das gesamte Kühlplattenpaket in der
Kühlzone steht.
A method has now been found which meets these requirements. It is a process for the production of abrasive grains by pouring molten abrasive material into the interstices of a cold plate package of mutually vertically parallel cooling plates, solidification, separation and crushing, wherein the pouring is made so that before pouring from a certain number of Cold plates a cold plate package is assembled, which is filled and transferred after filling to a drainage station, which is located at a distance l from the casting site,
that after emptying the solidified and cooled material, wherein the cooling plate package is passed over a transfer wheel and the plates are separated, the reassembled cold plate package is moved into a cooling zone and
that the cooling process is initiated only when the entire cooling plate package is in the cooling zone.
Dieses Verfahren ist Gegenstand dieser Erfindung.This method is the subject of this invention.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie bevorzugte Ausführungsformen werden im folgenden erläutert, wobei sich die Bezugszahlen auf die schematischen Abbildungen Fig. 1 und Fig. 2 beziehen.The method according to the invention and preferred embodiments are explained below, the reference numbers referring to the schematic figures FIG. 1 and FIG .
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Paket (1) von Kühlplatten eingesetzt, die eine Vertiefung aufweisen, so daß ein nach oben hin offener Spalt zwischen den einzelnen Kühlplatten entsteht. Die Dicke der Kühlplatten, die vorzugsweise aus gegossenen Metall, Stahl, Aluminium oder Graphit bestehen, ist so zu wählen, daß ein schnelles Abschrecken der Schmelze gewährleistet ist. Im Falle von aluminiumoxidhaltigen Schleifmaterialien, für deren Herstellung das erfindungsge mäße Verfahren besonders geeignet ist, ist eine Plattendicke von 60 bis 100 mm bei einer Spaltbreite von 3 bis 7 mm ausreichend.To carry out the method according to the invention, a package ( 1 ) of cooling plates is used, which have a depression, so that an open gap between the individual cooling plates is formed. The thickness of the cooling plates, which are preferably made of cast metal, steel, aluminum or graphite, should be chosen so that a rapid quenching of the melt is ensured. In the case of aluminum oxide-containing abrasive materials, for the manufacture of the erfindungsge Permitted method is particularly suitable, a plate thickness of 60 to 100 mm at a gap width of 3 to 7 mm is sufficient.
Die Vertiefung in den Kühlplatten, die die Spaltbreite bedingt, kann ein- oder beidseitig an den Kühlplatten vorhanden sein.The recess in the cooling plates, which determines the gap width, can be on or be present on both sides of the cooling plates.
Die Anzahl der Kühlplatten ist lediglich durch die Ofenkapazität beschränkt. Die Größe der Kühlplatten kann ebenfalls in einem gewissen Rahmen variiert werden, wobei es natürlich für eine ökonomische Fahrweise vorteilhaft ist, möglichst große Platten einzusetzen.The number of cooling plates is limited only by the furnace capacity. The Size of the cooling plates can also be varied to a certain extent, where it is of course advantageous for an economical driving style, as large as possible Insert plates.
Allerdings ist es ab einer bestimmten Plattengröße nur noch schwer oder gar nicht mehr möglich, die Kokillen vollständig zu füllen, da das Material erstarrt, bevor es den Rand oder den Boden der Kokillen erreichen kann.However, starting with a certain size of plate, it is difficult or even impossible more possible to completely fill the molds, since the material solidifies before it can reach the edge or bottom of the molds.
Das Kühlplattenpaket wird an der Gießöffnung eines Schmelzofens (2) vorbeigeführt. Dabei wird die flüssige Schmelze kontinuierlich in den jeweiligen Spalt zwischen den Kühlplatten eingegossen. Die Temperatur der Kühlplatten muß so gewählt werden, daß eine möglichst starke Abschreckung des Materials stattfindet, ohne daß die Oxidschmelze so schnell erstarrt, daß die Kokillen nicht mehr vollständig gefüllt werden. Hierzu werden die Kühlplatten vor dem Eingießen in einer Kühlzone (6) auf eine definierte Temperatur, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 500°C, gekühlt. The cooling plate package is guided past the pouring opening of a melting furnace ( 2 ). The liquid melt is continuously poured into the respective gap between the cooling plates. The temperature of the cooling plates must be chosen so that the greatest possible deterrence of the material takes place without the oxide melt solidifies so quickly that the molds are no longer completely filled. For this purpose, the cooling plates are cooled before pouring into a cooling zone ( 6 ) to a defined temperature, preferably in the range of 100 to 500 ° C.
Das Plattenpaket mit den gefüllten Kokillen wird in einem bestimmten Abstand (1) von der Gießsteile über ein Umsetzrad (3) geführt, das die Platten einzeln über einen Trichter (4) hebt, wobei es zur Entleerung des erstarrten Produktes aus den Kokillen kommt.The plate pack with the filled molds is at a certain distance ( 1 ) from the casting over a transfer wheel ( 3 ) which lifts the plates individually via a funnel ( 4 ), wherein it comes to empty the solidified product from the molds.
Der Abstand (1) zwischen Gießstelle und Umsetzrad (3) wird so gewählt, daß die Zeit zwischen dem Eingießen und dem Entleeren vorzugsweise 1 bis 3 Minuten beträgt.The distance ( 1 ) between pouring point and transfer wheel ( 3 ) is selected so that the time between pouring and emptying is preferably 1 to 3 minutes.
Die Verweilzeit zwischen den Kühlplatten vor dem Entleeren sollte so eingerichtet werden, daß die erstarrende Schmelze von der oxidierenden Atmosphäre, wie Luft oder Wasser oder sonstiges, so lange abgeschirmt wird, bis die Temperatur soweit abgesunken ist, daß keine Reaktion mehr mit der oxidierenden Umgebung stattfindet. Dies ist besonders vorteilhaft für die Herstellung von Aluminiumoxid/Zirkoniumoxid-Schleifmitteln, da sich die Anwesenheit von Reduktionsprodukten günstig auf ihre Schleifeigenschaften auswirkt.The residence time between the cooling plates before emptying should be set up so that the solidifying melt from the oxidizing atmosphere, such as air or water or Other, as long as shielded, until the temperature has dropped so far that no more reaction takes place with the oxidizing environment. This is special advantageous for the production of alumina / zirconia abrasives, since the presence of reduction products has a favorable effect on their grinding properties effect.
Das fertige Produkt wird anschließend, vorzugsweise über ein Förderband (5), zu weiteren Aufbereitungsanlagen gefördert.The finished product is then conveyed, preferably via a conveyor belt ( 5 ), to further treatment plants.
Um ein Anhaften des erstarrten Produkts an den Kühlplatten zu verhindern, ist es vorteilhaft, die entleerten Zwischenräume im Bereich vor dem Zusammenstellen mittels Abklopf- und/oder Abstreifvorrichtungen (8) im Bereich des Umsetzrades von anhaftenden Resten des erstarrten Schleifmaterials zu befreien.In order to prevent adhesion of the solidified product to the cooling plates, it is advantageous to free the emptied spaces in the region before assembly by means of beating and / or stripping devices ( 8 ) in the region of the transfer wheel of adhering residues of the solidified abrasive material.
Nach dem Passieren dieser Entleerungsstation werden die Kühlplatten wieder zu einem Paket zusammengestellt und in die Kühlzone (6) gefahren. Die Kühlzone besteht vorteilhaft aus mehreren Düsen, die oberhalb des Plattenpaketes angeordnet sind. Als Kühlmedium wird vorzugsweise Wasser eingesetzt.After passing through this emptying station, the cooling plates are reassembled into a package and moved into the cooling zone ( 6 ). The cooling zone advantageously consists of a plurality of nozzles, which are arranged above the plate pack. The cooling medium used is preferably water.
Die Kühlplatten sind, abgesehen von dem Aufenthalt im Bereich des Umsetzrades, auf einer Zahnstange (7) fest positioniert, so daß eine gleichbleibende Kokillenweite garantiert ist.The cooling plates are, apart from the stay in the range of Umsetzrades, firmly positioned on a rack ( 7 ), so that a constant mold width is guaranteed.
Der Gießvorgang ist abgeschlossen, wenn die letzte Kokille des Plattenpaketes die Gießöffnung passiert hat. Der Kühlvorgang wird erst eingeleitet, wenn das gesamte Plattenpaket in der Kühlzone steht. Dadurch wird garantiert, daß im gesamten Paket innerhalb eines gewissen Toleranzbereiches die gleiche Temperatur vorherrscht. Sobald das Plattenpaket auf die gewünschte Temperatur abgekühlt ist, wird es über das Umsetzrad wieder in die Ausgangsstellung zurückgefahren und der nächste Gießvorgang kann gestartet werden. Die Entleerung erfolgt synchron lediglich zeitversetzt zum Gießvorgang.The casting process is completed when the last mold of the plate package the Casting hole has happened. The cooling process is only initiated when the entire Plate pack is in the cooling zone. This will guarantee that throughout the package within a certain tolerance range, the same temperature prevails. Once the plate pack has cooled to the desired temperature, it will over the Umsetzrad moved back to the starting position and the next Casting process can be started. The emptying takes place synchronously only delayed in the casting process.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können sämtliche physikalischen Parameter, die für die Qualität des abgegossenen Metalloxides entscheidend sind, sehr genau eingestellt werden. So ist es möglich, das Metalloxid in einer gleichbleibend dünnen Schicht abzugießen. Hierdurch wird eine extrem schnelle Erstarrung und ein außerordentlich feines Kristallgefüge erreicht, das sich homogen über den gesamten Bereich der erstarrten Schmelze fortsetzt.According to the method of the invention, all physical parameters, which are crucial for the quality of the cast metal oxide, very precisely be set. So it is possible the metal oxide in a consistently thin Pour off layer. This will cause an extremely fast solidification and a reached extremely fine crystal structure, which is homogeneous over the entire Area of the solidified melt continues.
Besonders gute Ergebnisse werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht, wenn das Schleifmaterial Zirkonkorund ist. In Aluminiumoxid/Zirkonoxid- Schleifmitteln kann ein hoher Anteil an tetragonalem Zirkonoxid erhalten werden, was sich erfahrungsgemäß vorteilhaft auf die Schleifleistung des entsprechenden Schleifkorns auswirkt.Particularly good results are achieved by the method according to the invention, when the abrasive material is zirconia corundum. In alumina / zirconia Abrasives can be obtained a high proportion of tetragonal zirconia, which Experience has shown advantageous to the grinding performance of the corresponding Abrasive grain affects.
Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft erläutert, ohne daß hierin eine Einschränkung zu sehen ist. In the following the invention is exemplified, without herein herein Restriction can be seen.
Eine Mischung aus 58% Al2O3, 39% ZrO2 und 1% TiO2 wurde in Anwesenheit von Kohle im elektrischen Lichtbogenofen geschmolzen. Die Schmelze wurde mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgekühlt, wobei die Ausgangstemperatur der Kühlplatten auf ca. 300°C, der Spalt zwischen den Platten auf 4 mm und die Verweilzeit der abgegossenen Schmelze zwischen den Kühlplatten auf ca. 2 Minuten eingestellt war.A mixture of 58% Al 2 O 3 , 39% ZrO 2 and 1% TiO 2 was melted in the presence of carbon in the electric arc furnace. The melt was cooled with the device according to the invention, wherein the starting temperature of the cooling plates was set to about 300 ° C, the gap between the plates to 4 mm and the residence time of the cast melt between the cooling plates to about 2 minutes.
Das so erhaltene Schleifmaterial hatte ein homogenes Gefüge mit einer durch schnittlichen Primärkristallitgröße von ca. 0,2 µm. Der Anteil an tetragonaler ZrO2- Phase lag bei ca. 80%, bezogen auf den Gesamtanteil an ZrO2.The abrasive material thus obtained had a homogeneous structure with an average primary crystallite size of about 0.2 μm. The proportion of tetragonal ZrO 2 - phase was about 80%, based on the total amount of ZrO 2 .
Das Material wurde zerkleinert und zu Schleifkörnungen aufbereitet.The material was crushed and processed into abrasive grits.
Das so erhaltene Schleifkorn wurde in der Absiebung Korn P 36 (FEPA-Norm) in Schleifmitteln auf Unterlagen gegen handelsüblichen Zirkonkorund getestet.The resulting abrasive grain was in the screening grain P 36 (FEPA standard) in Abrasives tested on substrates against commercial zirconium corundum.
Claims (5)
daß vor dem Eingießen aus einer bestimmten Anzahl von Kühlplatten ein Kühlplattenpaket zusammengestellt wird, das gefüllt und nach dem Befüllen zu einer Entleerungsstation, welche sich in einem Abstand 1 von der Gießstelle befindet, übergeführt wird,
daß nach dem Entleeren des erstarrten und abgekühlten Materials, wobei das Kühlplattenpaket über ein Umsetzrad geführt wird und die Platten vereinzelt werden, das wieder zusammengestellte Kühlplattenpaket in eine Kühlzone gefahren wird und
daß der Kühlvorgang erst eingeleitet wird, wenn das gesamte Kühlplattenpaket in der Kühlzone steht.1. A method for producing abrasive grains by pouring molten abrasive material into the interstices of a cold plate pack of mutually vertically parallel cooling plates, solidification, separation and Zerklei fibers, characterized in that the pouring is made so
that before pouring from a certain number of cooling plates a cooling plate package is assembled, which is filled and transferred after filling to a drainage station, which is located at a distance 1 from the casting site,
that after emptying the solidified and cooled material, wherein the cooling plate package is passed over a transfer wheel and the plates are separated, the reassembled cold plate package is moved into a cooling zone and
that the cooling process is initiated only when the entire cooling plate package is in the cooling zone.
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